Класифікація і маркування сталей

Розливання сталі

Безчавунне виробництво сталі

Світова металургія дедалі ширше використовує технологію безчавунного виробництва сталі методом прямого відновлення заліза з руд та його навуглецювання.

Відновлення відбувається з руд у твердому стані завдяки здатності заліза відновлюватись воднем (Н₂), а також монооксидом вуглецю (СО) за температури 750 – 800 °С (температура плавлення заліза і заліз­ної руди близько 1540 °С). Реакції процесу такі:

Fе₂O₃ + 3Н₂ = 2Fе + 3Н₂O

Fе₂O₃ + 3СO = 2Fе + ЗСO₂.

Очищення сталі від домішок, які покращують її якісні властивості, називають рафінуванням. Його здійснюють у розплаві у ковшах од­разу після випуску з агрегату при виконанні операцій: вакуумування; продування інертними газами; перемішування з синтетичними флю­сами або переплавом у печах.

Рафінування сталі методом переплавлення поліпшує якість сталі, структуру отриманих з неї виливків, зменшує в них вміст кисню в 1,5 – 2 рази, сірки – 2 – 3 рази. Це дозволяє поліпшити корозійну стійкість рафі­нованої сталі і збільшити довговічність виробів з неї.

Готову сталь із сталеварних агрегатів (печей, конвертерів) зливають у розливні ковші, які транспортують до місця розливки. Ковші зсере­дини футеровані вогнестійкою цеглою і мають діаметр до 5,5 м, висо­ту до 6 м, вміщують до 400 т сталі.

Розливання сталі виконують двома способами:

• у виливниці;

• в установки безперервного розливання.

Виливниця – чавунна або стальна товстостінна форма, в якій кристалізується і набуває форми стальний виливок (продукція розливання). Маса виливків становить 7 – 300 т.

Безперервне розливання сталі – сучасний прогресивний спосіб, при використанні якого не потрібні виливниці, досягається висока продуктивність праці і якість виливків, зменшуються затрати енергії і кількість відходів металу. Цей спосіб у розвинених країнах є основним у розливанні металів і сплавів (до 90 % виплавлених сталей), в Україні він – 15%.

Сталі є основною продукцією ста­леплавильного металургійного виробництва і основним конструкційним матеріалом машинобудування та інших галузей народного господарства.

Для поділу і раціонального застосу­вання всієї різноманітності сталей, що виробляє металургійна промисловість, використовують їх класифікацію та маркування.

Сталі класифікують за такими ознаками: за способом виробництва, за хімічним складом, за якістю, за призначенням, за характером веден­ня процесу розкислення.

За способом виробництва сталі поділяються на киснево-конвертерні (виплавлені у кисневих конвертерах), мартенівські (у мартенівських печах) й електросталі (в електричних печах).

За хімічним складом та за якістю сталі поділяються на вуглецеві і ле­говані.

Вуглецеві сталі є найпоширенішими зі сталей, вони дешевші за лего­вані, мають задовільні механічні властивості, добре обробляються тис­ком і різанням і використовуються у маловідповідальних та мало навантажених конструкціях. Їх поділяють за вмістом вуглецю на маловуглецеві (0,25 % вуглецю), середньовуглецеві (0,25 – 0,65 %), багатовуглецеві (більше 0,65 % вуглецю), а за якістю – на звичайної якості, якісні та високоякісні.

Легування (введення в сталь елементів, що поліпшують її власти­вості) здійснюється в процесі плавки додаванням легуючих елементів хрому, молібдену, нікелю, вольфраму, титану, ванадію, кобальту та інших елементів.

За призначенням вуглецеві сталі поділяються на конструкційні та інструментальні, леговані – на конструкційні, інструментальні і спеціальні. Конструкційні сталі – це низько- і середньовуглецеві, інструментальні – високовуглецеві.

За характером ведення процесу і розкислення сталі поділяються на спокійні, напівспокійні і киплячі. Спокійна сталь – це повністю роз­кислена (розчинений кисень вилучений) якісна сталь. Кипляча сталь – малорозкислена сталь, в якій вміст кисню підвищений. Напівспокійна сталь займає проміжне становище.

Маркування сталей. Вуглецеві конструкційні сталі маркують залежно від якості:

• звичайної якості (містять підвищену кількість сірки Ст 0, Ст 1... Ст 6 (Ст – означає сталь, цифри – умовний порядковий номер));

• якісні – 08, 10, 15, 25, 30, 35... 85 (числа вказують середній вміст вуглецю в сотих долях відсотка), 60Г, 65Г, 70Г (літера Г вказує на підви­щений вміст марганцю).

Для позначення ступеня розкислення після позначення марки сталі додають літери: сп – спокійна, кп – кипляча, пс – напівспокійна.

Вуглецеві інструментальні сталі містять 0,65 – 1,35 % вуглецю. Залеж­но від якості їх маркують:

• якісні У7, У8... У13 (У – вуглецева інструментальна сталь, число показує вміст вуглецю в десятих долях відсотка);

• високоякісні – У8А, У10А... У13А (А – означає, що сталь висо­кої якості).

Леговані сталі маркують великими літерами і цифрами. Легуючі еле­менти позначають літерами: С – кремній, X – хром, М – молібден, Г – марганець, Н – нікель, В – вольфрам, К – кобальт, Ф – ва­надій, Т – титан, Ю – алюміній, Д – мідь. Цифри перед літерами означають процентний вміст вуглецю (дві цифри – в сотих долях, од­на цифра – в десятих). При вмісті вуглецю більше 1 % цифра не ста­виться. Цифри після літер – середній вміст легуючих елементів (у відсотках). Якщо цифра після літери не проставлена, вміст легуючого еле­менту 1 – 1,5 %.

Найбільш поширені леговані сталі:

• конструкційні – 15Х, 20Х, 40Х, 45Х;

• інструментальні – ХВГ, 9ХС, ХВ5;

• швидкорізальні – Р12, Р9, Р18, Х23Р20С2;

• жаростійкі – Х8СМ;

• нержавіючі – 2X13.

Використання легованих сталей дає можливість зменшити металомісткість машин і конструкцій, збільшити їх довговічність, а та­кож виготовляти вироби з поліпшеними якостями щодо високих температур, навантажень та корозійної стійкості. Проте леговані сталі дорожчі від конструкційних, їх одержання технологічно складніше.

Для деяких високоякісних сталей є відхилення в позначеннях. Так, швидкорізальні сталі позначають літерою Р, цифра вказує на вміст в ній вольфраму, шарикопідшипникові сталі позначають буквами і циф­рами (наприклад ШХ), де Ш – шарикопідшипникова з вмістом хро­му в процентах.

Дата добавления: 2014-01-06